化學(xué)必修二新突破講義第1章第3節(jié)課時(shí)2預(yù)測同主族元素的性質(zhì)

課時(shí)2預(yù)測同主族元素的性質(zhì)目標(biāo)與素養(yǎng)：1.以ⅠA族、ⅦA族元素為例，掌握同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律。(證據(jù)推理)2.能運(yùn)用原子結(jié)構(gòu)理論初步解釋同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律。(微觀探析)3.掌握由同主族元素的性質(zhì)特點(diǎn)預(yù)測不熟悉元素的性質(zhì)。(模型認(rèn)知)4.了解元素周期表的應(yīng)用。(社會責(zé)任)一、同主族元素的性質(zhì)1．鹵族元素原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的相似性與遞變性(1)相似性元素FClBrI原子結(jié)構(gòu)示意圖最外層電子數(shù)均為7最高化合價(jià)0均為＋7最低化合價(jià)均為－1氣態(tài)氫化物HFHClHBrHI最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物無HClO4(強(qiáng)酸)HBrO4(強(qiáng)酸)HIO4(強(qiáng)酸)(2)單質(zhì)的物理性質(zhì)及遞變性單質(zhì)物理性質(zhì)F2Cl2Br2I2顏色淺黃綠色黃綠色深紅棕色紫黑色狀態(tài)氣體氣體液體固體密度逐漸增大熔、沸點(diǎn)逐漸升高(3)結(jié)構(gòu)及化學(xué)性質(zhì)的遞變性結(jié)構(gòu)及性質(zhì)規(guī)律原子半徑eq\o(→,\s\up10(FClBrI),\s\do8(原子半徑逐漸增大))單質(zhì)的氧化性eq\o(→,\s\up10(F2Cl2Br2I2),\s\do8(氧化性逐漸減弱))陰離子的還原性eq\o(→,\s\up10(F－Cl－Br－I－),\s\do8(還原性逐漸增強(qiáng)))與H2化合的難易程度eq\o(→,\s\up10(F2Cl2Br2I2),\s\do8(與H2化合越來越難))氫化物的穩(wěn)定性eq\o(→,\s\up10(HFHClHBrHI),\s\do8(穩(wěn)定性逐漸減弱))最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的酸性eq\o(→,\s\up10(HClO4HBrO4HIO4),\s\do8(酸性逐漸減弱))微點(diǎn)撥：(1)F無含氧酸，因F無正價(jià)。(2)HF為弱酸，HCl、HBr、HI均為強(qiáng)酸。2．堿金屬元素原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的相似性與遞變性(1)相似性①原子的最外電子層都有1個電子。②最高化合價(jià)均為＋1價(jià)。③都是活潑的金屬元素，單質(zhì)都能與氧氣、水等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。④最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物一般具有很強(qiáng)的堿性。(2)遞變性結(jié)構(gòu)及性質(zhì)規(guī)律原子半徑eq\o(→,\s\up10(LiNaKRbCs),\s\do8(原子半徑逐漸增大))單質(zhì)的還原性eq\o(→,\s\up10(LiNaKRbCs),\s\do8(單質(zhì)還原性逐漸增強(qiáng)))與水、氧氣反應(yīng)的劇烈程度eq\o(→,\s\up10(LiNaKRbCs),\s\do8(與H2O、O2反應(yīng)越來越劇烈))最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的堿性eq\o(→,\s\up10(LiOHNaOHKOHRbOHCsOH),\s\do8(堿性逐漸增強(qiáng)))3．同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律二、元素周期表的應(yīng)用1．利用元素周期表尋找新材料(1)在金屬元素和非金屬元素的交界處尋找半導(dǎo)體材料。(2)在過渡元素中尋找優(yōu)良的催化劑，并通過加入少量稀土元素改善其性能。(3)在ⅣB到ⅥB的過渡元素中尋找耐高溫、耐腐蝕的材料，用以制造火箭、導(dǎo)彈、宇宙飛船等。(4)利用元素周期表還可以尋找合適的超導(dǎo)材料、磁性材料等。2．利用元素周期表指導(dǎo)探礦(1)相對原子質(zhì)量較小的元素在地殼中含量較多，相對原子質(zhì)量較大的元素在地殼中含量較少。(2)原子序數(shù)是偶數(shù)的元素在地殼中含量較多，原子序數(shù)是奇數(shù)的元素在地殼中含量較少。(3)地球表面的元素多數(shù)呈現(xiàn)高價(jià)態(tài)，處于巖層深處的元素多數(shù)呈現(xiàn)低價(jià)態(tài)。(4)堿金屬一般是強(qiáng)烈的親石元素，主要富集于巖石圈。1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)原子半徑越大元素原子得電子能力越強(qiáng)，失電子能力越弱。()(2)元素周期表中元素的性質(zhì)與元素在周期表中的位置有關(guān)。()(3)最外層電子數(shù)相同的元素一定位于同一主族。()(4)在周期表中的過渡元素中尋找半導(dǎo)體材料。()[答案](1)×(2)√(3)×(4)×2．下列物質(zhì)與水反應(yīng)最劇烈的是()A．LiB．NaC．KD．Rb[答案]D3．F、Cl和Br都是ⅦA族元素，關(guān)于這三種元素原子的說法正確的是()A．原子半徑：F>Cl>BrB．最外層電子數(shù)都相同C．核外電子層數(shù)都相同D．最外層電子數(shù)都不相同[答案]B同主族元素及其物質(zhì)性質(zhì)的遞變規(guī)律項(xiàng)目同主族(從上→下)原子核外電子排布最外層電子數(shù)相同，電子層數(shù)遞增原子半徑逐漸增大元素主要化合價(jià)最高正價(jià)＝主族序數(shù)(F、O除外)，非金屬最低負(fù)價(jià)＝主族序數(shù)－8原子得、失電子能力得電子能力逐漸減弱，失電子能力逐漸增強(qiáng)元素金屬性、非金屬性金屬性逐漸增強(qiáng)，非金屬性逐漸減弱單質(zhì)氧化性、還原性氧化性逐漸減弱，還原性逐漸增強(qiáng)最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的酸堿性堿性逐漸增強(qiáng)，酸性逐漸減弱非金屬氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性逐漸減弱eq\a\vs4\al([素養(yǎng)養(yǎng)成])微觀探析：原子結(jié)構(gòu)與同主族元素性質(zhì)的關(guān)系(1)同主族元素原子的最外層電子數(shù)相同，所以同主族元素性質(zhì)具有相似性。(2)同主族(從上到下)元素原子的電子層數(shù)依次增多，原子半徑逐漸增大，原子得電子的能力(元素的非金屬性)逐漸減弱，失電子的能力(元素的金屬性)逐漸增強(qiáng)?！镜淅?】下列關(guān)于物質(zhì)性質(zhì)變化的比較，不正確的是()A．穩(wěn)定性強(qiáng)弱：HF>HCl>HBr>HIB．原子半徑大?。篘a>S>OC．堿性強(qiáng)弱：KOH>NaOH>LiOHD．還原性強(qiáng)弱：F－>Cl－>I－D[非金屬性強(qiáng)弱：F＞Cl＞Br＞I，對應(yīng)陰離子的還原性依次增強(qiáng)。]解答元素性質(zhì)的變化規(guī)律題目的一般思路(1)首先判斷所給元素的相對位置，即是同周期還是同主族。(2)然后根據(jù)元素周期律得出相應(yīng)的結(jié)論。(3)最后考慮涉及元素是否有特殊性。1．運(yùn)用元素周期律分析，下列說法中錯誤的是()A．Sr是第5周期ⅡA族元素，Sr(OH)2的堿性比Mg(OH)2的堿性強(qiáng)B．As是第4周期ⅤA族元素，AsH3的還原性比NH3的還原性弱C．Cs的原子半徑比Na的原子半徑大，Cs與水反應(yīng)比Na與水反應(yīng)更劇烈D．Cl的核電荷數(shù)比Al的核電荷數(shù)大，Cl的原子半徑比Al的原子半徑小B[同主族元素，隨原子序數(shù)的增大，元素的金屬性增強(qiáng)，非金屬性減弱，第ⅡA族元素Mg和Sr，原子序數(shù)：Mg<Sr，則堿性：Sr(OH)2>Mg(OH)2，A項(xiàng)正確；第ⅤA族元素N和As，原子序數(shù)：N<As，則單質(zhì)的氧化性：N2>As，其對應(yīng)陰離子的還原性：N3－<As3－，B項(xiàng)錯誤；Cs比Na更易失電子，其與水反應(yīng)比鈉更劇烈，C項(xiàng)正確；Al與Cl同周期，且原子序數(shù)：Al<Cl，則原子半徑：Al>Cl，D項(xiàng)正確。]元素“位、構(gòu)、性”之間的關(guān)系(1)元素的原子結(jié)構(gòu)與元素在周期表中位置的關(guān)系結(jié)構(gòu)→位置eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(原子序數(shù)＝質(zhì)子數(shù),周期序數(shù)＝電子層數(shù),主族序數(shù)＝最外層電子數(shù)))(2)元素的原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)的關(guān)系eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(原子\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(核電荷數(shù),電子層數(shù)))原子半徑,最外層電子數(shù)))))eq\a\vs4\al(元素,性質(zhì))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(金屬性失電子能力,非金屬性得電子能力,化合價(jià)))(3)元素在周期表中位置與元素性質(zhì)的關(guān)系位置→性質(zhì)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(同主族→\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(相似性：化學(xué)性質(zhì)相似,遞變性：從上到下，得電子能,力逐漸減弱，失電子能力逐,漸增強(qiáng))),同周期→遞變性：從左到右，失電子能力,逐漸減弱，得電子能力逐漸增強(qiáng)))【典例2】(2019·全國卷Ⅱ)今年是門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期律150周年。下表是元素周期表的一部分，W、X、Y、Z為短周期主族元素，W與X的最高化合價(jià)之和為8。下列說法錯誤的是()A．原子半徑：W＜XB．常溫常壓下，Y單質(zhì)為固態(tài)C．氣態(tài)氫化物熱穩(wěn)定性：Z＜WD．X的最高價(jià)氧化物的水化物是強(qiáng)堿D[由題意，W、X、Y、Z為短周期主族元素，W與X的最高化合價(jià)之和為8，可推出W、X、Y、Z分別為N、Al、Si、P。A項(xiàng)，根據(jù)電子層數(shù)越多，原子半徑越大，可得原子半徑：W<X，正確；B項(xiàng)，常溫常壓下，硅單質(zhì)為固態(tài)，正確；C項(xiàng)，同一主族由下到上簡單氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)，所以熱穩(wěn)定性：NH3>PH3，正確；D項(xiàng)，X的最高價(jià)氧化物的水化物Al(OH)3是兩性氫氧化物，錯誤。]2．碲(Te)是52號元素，位于周期表中第ⅥA族，處于金屬區(qū)與非金屬區(qū)的交界線上。下列敘述中錯誤的是()A．碲的單質(zhì)具有半導(dǎo)體的性能B．碲化氫(H2Te)比H2S更穩(wěn)定C．碲可在空氣中燃燒生成二氧化碲(TeO2)D．H2TeO4的酸性比H2SO4弱B[碲元素在元素周期表的第5周期ⅥA族，處于金屬區(qū)與非金屬區(qū)的交界線上，有半導(dǎo)體的性能，故A正確；同主族元素自上而下原子得電子能力減弱，則氫化物穩(wěn)定性H2Te<H2S，B錯誤；最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的酸性H2TeO4<H2SO4，D正確；ⅥA族元素(R)在空氣中燃燒都能生成RO2，C正確。]1．某主族元素的原子最外層是第5層，其上有1個電子，下列描述中正確的是()A．常溫下，其單質(zhì)與水反應(yīng)不如鈉與水反應(yīng)劇烈B．其原子半徑比鉀原子半徑小C．其碳酸鹽易溶于水D．其氫氧化物不能使氫氧化鋁溶解C[由主族元素原子的第5電子層上只有1個電子可知：該元素位于周期表第5周期ⅠA族，為Rb(銣)。由同一主族元素性質(zhì)遞變規(guī)律可知，Rb的金屬性強(qiáng)于Na，故其與水的反應(yīng)比Na更劇烈；RbOH的堿性強(qiáng)于NaOH，因NaOH可使Al(OH)3溶解，則RbOH也一定能使Al(OH)3溶解；Rb、K同主族，且Rb比K多一個電子層，則Rb的原子半徑比K的原子半徑大；又Na2CO3、K2CO3均易溶于水，可類推出Rb2CO3也應(yīng)易溶于水。]2．下列關(guān)于ⅦA族元素的說法中不符合遞變規(guī)律的是()A．F2、Cl2、Br2、I2的氧化性逐漸減弱B．F－、Cl－、Br－、I－的還原性逐漸增強(qiáng)C．HF、HCl、HBr、HI的熱穩(wěn)定性逐漸減弱D．HF、HCl、HBr、HI水溶液的酸性逐漸減弱D[從F到I原子半徑逐漸增大，單質(zhì)的氧化性逐漸減弱，則其對應(yīng)陰離子的還原性逐漸增強(qiáng)，故A、B兩項(xiàng)均正確；從F到I，其氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性逐漸減弱，C項(xiàng)正確；F－半徑較小，與H結(jié)合穩(wěn)定，HF在水中難以電離出H＋，為弱酸，故酸性強(qiáng)弱關(guān)系為HF<HCl<HBr<HI，D項(xiàng)錯誤。]3．下列各組物質(zhì)性質(zhì)的比較中正確的是()A．酸性：H3PO4>H2SO4>HClO4B．堿性：Mg(OH)2>Ca(OH)2>KOHC．熱穩(wěn)定性：H2S>H2O>HFD．氧化性：F2>Cl2>Br2>I2D[元素非金屬性Cl>S>P，則酸性HClO4>H2SO4>H3PO4，A不正確；元素金屬性K>Ca>Mg，則堿性KOH>Ca(OH)2>Mg(OH)2，B不正確；元素非金屬性F>O>S，則熱穩(wěn)定性：HF>H2O>H2S，C不正確；元素非金屬性F>Cl>Br>I，則氧化性F2>Cl2＞Br2＞I2。]4．已知P、S、Cl、As、Br五種元素在元素周期表中的位置如圖所示。下列比較關(guān)系正確的是()PSClAsBrA．原子半徑：As>Cl>PB．熱穩(wěn)定性：HCl>AsH3>HBrC．還原性：As3－>S2－>Cl－D．酸性：H3AsO4>H2SO4>H3PO4C[A項(xiàng)，原子半徑：As>P>Cl，A項(xiàng)錯誤；B項(xiàng)，非金屬性：Cl>Br>As，熱穩(wěn)定性：HCl>HBr>AsH3，B項(xiàng)錯誤；C項(xiàng)，非金屬性：Cl>S>As，對應(yīng)陰離子的還原性：As3－>S2－>Cl－，C項(xiàng)正確；D項(xiàng)，非金屬性：S>P>As，其最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的酸性：H2SO4>H3PO4>H3AsO4，D項(xiàng)錯誤。]5．下表是周期表的一部分，根據(jù)A～I(xiàn)在周期表中的位置用元素符號或化學(xué)式回答下列問題：族周期ⅠAⅡA…ⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA01A2DEGI3BCFH(1)表中元素，化學(xué)性質(zhì)最不活潑的是________，氧化性最強(qiáng)的單質(zhì)是________，還原性最強(qiáng)的單質(zhì)是________。(2)元素的最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物中，堿性最強(qiáng)的是________，酸性最強(qiáng)的是________，呈兩性的是________。(3)A分別與D、E、F、G、H形成的化合物的化學(xué)式分別為______________，最穩(wěn)定的是________。(4)在B、C、D、E、F、G、H中，原子半徑最大的是________。[解析]根據(jù)元素在元素周期表中位置，可推出A～I(xiàn)元素分別為